1、浅谈热成像测量技术在锅炉检验中的应用摘要：本文首先介绍了红外热成像原理与特点，然后阐述了锅炉检验的主要内容，最后着重分析了热成像测量技术在锅炉检验中的应用。 关键词；热成像测量技术；锅炉检验；应用 中图分类号：TK22 文献标识码：A 文章编号： 锅炉是以水或有机热载体为介质的承压容器；是用火焰加热或用电加热的容器，是将锅炉内部燃料所蕴含的不同的化学能、高温热能，通过水蒸气、高温水以及有机热载体等各种形式往外传递热能的容器。锅炉在人们的日常生活中有着重要的作用，因其具有工作压力大、高温、运行过程复杂等特点，易发生事故，对此，必须通过加强锅炉检验，以提高锅炉安全运行性能。对于我们国家锅炉的使用现
2、状而言，锅炉的安全管理工作并未引起相关单位的高度重视，比如国家颁布实施的锅炉压力容器相关的安全技术规程、规范、标准等，在实践中并未获得有效贯彻落实。 锅炉在安装以及使用过程中仍然存在诸多问题，为锅炉的安全稳定运行带来了十分严重的安全隐患。而锅炉检验是保证锅炉安全稳定运行的一个非常关键的技术手段，及时、安全、规范、正确的锅炉检验方法，可以解决锅炉运行中的安全隐患问题，以保证锅炉的稳定运行，从而确保人们的生命以及财产安全。 锅炉在运行过程中，受压元件在高温高压水汽介质作用下，在外部高温火焰辐射或烟气冲刷下，可能发生腐蚀、变形、磨损、结垢、过烧、泄漏等缺陷，还会出现堵灰、结渣等现象，更严重的发生爆管
3、甚至爆炸事故，如果不及时发现并加以消除，最终将会导致设备破坏。锅炉检验工作就是将锅炉的危险降低到最低限度的一项重要的工作。 1 红外热成像原理与特点 将物体因温度和发射率不同而产生的红外辐射空间分布转换成视频图像的技术，称为红外热成像技术或简称热成像技术。红外热成像技术是多学科、多领域技术综合发展的产物，由于军事需求的牵引，已称为目前发展速度最快的高技术之一。锅炉运行与燃烧、换热密切相关，减少相应的热损失能够改善锅炉及其系统的节能状况。已在众多领域广泛用于的红外热成像技术集图基于温度差异的图像数据，其在锅炉检验领域的应用将对提高检验效率，增强检验全面性具有重要意义。 红外热像系统是利用红外探测
4、器和光学成像物镜，接受被测目标的红外辐射能量分布图形，反映到红外探测器的光敏元件（探测器）上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。红外热像系统将物体发出的不可见的红外能量转变为可见的热图像。热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。 红外探测器是一种对红外辐射敏感的器件，它将红外辐射转换成电信号。但是探测器对某些波长红外辐射的响应较低，这主要是由于探测器材料对不同波长的红外辐射的反射和吸收存在差异。目前在热成像系统中使用的非制冷焦平面阵列（FPA）探测器一般工作在 8m14m 波段，其探测器窗口材料及镀膜使这个波段的红外透射率最高，而光敏面设计也使用了对这个波段吸收最
5、高的材料，因此大大降低了在 3m5m波段的灵敏度。 热像仪的光学成像物镜将工作波段内的辐射收集起来，并聚焦到探测器上。在可见光波段，玻璃是很好的投射材料，但是在中波、长波红外波段，这种材料是不透明的，因此常选用锗、硅等晶体材料，而且为了提高透射率，还需要镀上一层增透膜，这些材料和膜层如同滤光片一样，将镜头透过的波长限制在一定的范围内。 红外热成像技术具有非接触测量、不受电磁干扰、响应速度快、灵敏度高、测温范围广等诸多特点。根据被测物体热量来源不同，还可以分为主动式和被动式红外热成像检测技术，锅炉检验实践中以后者较为常见。 2 锅炉检验的主要内容 2.1 外部检验 能够在锅炉运行时进行，检验内容
6、主要包括:(1)入孔、手孔以及检查孔是否存在漏水、漏汽等问题；(2)汽、水阀门以及管道的情况；辅助设备的运行状况； 炉墙、钢架以及炉膛燃烧的状况；(3)安全附件是否齐全、灵敏性是否在存在问题；(4)是否严格按照锅炉的操作规程、交接班等各种相关的规章制度执行；(5)水处理设备的实际运行状况。 2.2 内外部检验 也就是定期停炉检验，它必须在锅炉停炉之后才能进行。内外部检验内容主要包括: (1)上一次检验存在缺陷的部位；(2)锅炉的受压元器件的内表面以及外表面，尤其是开孔、焊缝以及扳边等位置有没有裂纹、裂口和腐蚀等现象；(3)管壁是否出现磨损和腐蚀现象；(4)锅炉的拉撑、被拉元件的结合部位是否存在
7、裂纹、断裂以及腐蚀现象；(5)胀口是否严密，管端的受胀部位是否存在环形裂纹问题，铆缝是否严密，是否存在苛性脆化现象；(6)受压元件是否存在凹陷、弯曲、鼓包以及过热的问题；(7)锅筒以及砖衬接触部位是否出现腐蚀现象，受压元件或者锅炉构架有没有由于砖墙或者隔火墙损坏而产生过热现象。 3 锅炉检测中的应用 3.1 锅炉本体及管道温度检测 锅炉炉墙过高的温度不仅增加了锅炉的热损失，降低锅炉热效率，还对锅炉安全性产生影响。因此，在锅炉定期检验规则和锅炉节能监督管理规程中都对锅炉炉墙温度进行了限制。壁面温度的传统检测工具为红外测温仪，虽然其在温度检测领域广泛应用，但红外热成像仪较之更具测温范围广、直观性强
8、和可记录等优点。 应用红外热成像仪能够快速得到大范围内锅炉壁面温度的分布情况，通过成像仪显示屏能直观地显示出测量范围内的最高温度点、超温面积等信息，便于锅炉检验员和使用单位人员全面掌握锅炉炉墙的保温状况，不易漏检。热成像仪在对壁面进行温度红外取像时能同时，还将进行自然光下取像，作为同一文件存入成像仪。通过专用软件，能够将图像进行比较、定位，便于进一步分析超温原因和制定处理方案，同时也能精确地计算出所需要的人力，物力，降低了维修的盲目性，大大地缩短维修的工作量和时间，减少维修成本。锅炉具有数量大、结构型式相对固定的特点，在锅炉能效测试中锅炉壁面进行红外成像，便于发现相同结构形式锅炉壁面温度的共性
9、问题，有利于从设计、制造环节提出改善壁面温度的解决方案，从根本上杜绝超温现象。由于锅炉房空间限制和生产的需要，蒸汽或热水管道通常架设在较高位置或者室外，为其保温层的检查工作带来诸多不便。随着时间的推移，其上覆盖的保温层常有破损或老化的情况发生。此外，管道阀门会存在密封不严或者渗漏的情况（如蒸汽阀） ，造成高质量工质的流失。 红外热成像仪不仅可以非常容易地发现温度异常区域，了解保温层的破损状态和阀门的密封、渗漏情况，还避免了采用测点抽查方法测量带来的随机误差，为保温测试与评价提供了一个高效的方法，便于制定维修计划，改善能源的输送状况。根据锅炉化学清洗规则要求，当工业锅炉受热面被水垢覆盖 80以上
10、，并且水垢平均厚度达到 1mm 以上时，需要进行除垢清洗。由于工业锅炉结构型式复杂，锅炉水汽管内的垢层的清洗效果很难判断，只能从其他部位推测。采用红外成像仪可以很容易判断出哪些水汽管内仍然附着水垢。这主要是因为水垢的平均导热系数仅为钢材的 1/1001/10，在管内外加热源的作用下，附着水垢的钢管表面要比无水垢附着处温度明显降低，形成温度低点。这就便于采用红外成像技术进行判断、定位，从而对存在较厚水垢附着的管路进行单根清洗，不仅节省了清洗成本，还不会造成其他管路的过度清洗，对锅炉的安全运行也具有积极作用。 3.2 锅炉辅机及控制柜安全状况检测 随着锅炉自动化水平提高，锅炉辅机和控制系统对锅炉安
11、全、节能运行的影响不断增大。发热常常是设备损坏或功能故障的早期征兆，以辅机的动力装置电机为例，通过红外热像仪可发现以下问题：电气接线松脱、接线端子氧化腐蚀、连接过紧导致的接线端子过热；不平衡电压或过载导致的电缆过热；空气流动不充分导致散热故障，内部铁芯、绕组因绝缘层老化损坏短路导致的外壳部分区域温度过高；润滑不良或轴未对中导致的轴承、连轴器温度过高等。锅炉控制柜中电气元件的破坏都有一个逐步发展的过程，会出现部件或连接点的异常发热现象。 参考文献 1李丹嵩红外热成像技术在化工设备检测中的应用及发展J上海化工，2010，35(6)：26-30 2陈晓东，邹芳红外热成像诊断技术的应用J甘肃科技，2010，26(11)：62-63
